DE10149585C2 - Integrable, controllable delay device, use of a delay device and method for operating a delay device - Google Patents
Integrable, controllable delay device, use of a delay device and method for operating a delay deviceInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine integrierbare, steuerbare Verzögerungseinrichtung mit einem Eingangsanschluß für ein zu verzögerndes Eingangssignal, einem Ausgangsanschluß für ein verzögertes Ausgangssignal sowie einem Steueranschluß für ein die Verzögerungszeit steuerndes Steuersignal. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Verwendung einer solchen inte grierbaren, steuerbaren Verzögerungseinrichtung. Schließlich bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren, um ein Taktsi gnal zu verzögern, wobei eine solche Verzögerungseinrichtung verwendet wird.The invention relates to an integrable, controllable Delay device with an input connection for a delaying input signal, an output connection for a delayed output signal and a control connection for a control signal controlling the delay time. The invention also relates to the use of such an inte grizable, controllable delay device. Finally The invention relates to a method of making a taktsi gnal to delay, such a delay device is used.
Solche integrierbaren, steuerbaren Verzögerungseinrichtungen werden vielfach zur Verzögerung eines Taktsignals in inte grierten Halbleiterschaltungen verwendet. Eine besondere An wendung der Verzögerungseinrichtung liegt in einem Verzöge rungsregelkreis vor. Verzögerungsregelkreise werden in digi tal arbeitenden Schaltungen eingesetzt, um Taktsignale mit vorbestimmter Phasenlage zu erzeugen. Beispielsweise wird in synchron betriebenen integrierten Halbleiterspeichern, die nach dem Double Data Rate-Prinzip arbeiten, sogenannten DDR SDRAMs (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memories) eine Verzögerungsregelschleife dazu verwendet, um unter Berücksichtigung von internen Signallaufzeiten ein Taktsignal ausgangsseitig zu erzeugen, das auszugebende Daten synchron mit einem an anderer Stelle der integrierten Schal tung zugeführten Eingangstaktsignal bereitstellt.Such integrable, controllable delay devices are often used to delay a clock signal in inte gried semiconductor circuits used. A special attraction application of the delay device lies in a delay control loop. Delay control loops are in digi tal working circuits used to clock signals with generate predetermined phase position. For example, in synchronously operated integrated semiconductor memories that work according to the double data rate principle, so-called DDR SDRAMs (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memories) used a delay locked loop to taking into account internal signal propagation times Generate clock signal on the output side, the data to be output synchronized with a scarf integrated elsewhere device supplied input clock signal.
Ein Verzögerungsregelkreis vergleicht das der Verzögerungs einheit eingangsseitig zugeführten Taktsignal mit dem aus gangsseitig erzeugten, verzögerten Taktsignal und stellt die Verzögerung in Abhängigkeit von der Phasendifferenz soweit nach, daß die Phasendifferenz möglichst auf Null ausgeregelt wird. Es ist besonders wesentlich, daß der ausgangsseitig vorliegende Takt möglichst stabil ist und jitterfrei vor liegt. Beispielsweise soll der ausgangsseitige Takt möglichst unbeeinflußt von Schwankungen der Versorgungsspannung sein und unabhängig von der Aussteuerung der Verzögerungseinheit bezüglich ihrer momentan eingestellten Verzögerungszeit.A delay locked loop compares that of the delay unit supplied on the input side clock signal with the delayed clock signal generated on the output side and provides the Delay depending on the phase difference so far after that the phase difference is corrected to zero if possible becomes. It is particularly important that the output side present clock is as stable as possible and jitter free lies. For example, the output clock should be as possible be unaffected by fluctuations in the supply voltage and independent of the modulation of the delay unit regarding their currently set delay time.
Eine Verzögerungseinrichtung gemäß der nachveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 101 30 122.7-42 ist als sogenannte Tapped Delay Line ausgeführt. Dort sind Inverter in Reihe ge schaltet. Das längs der Verzögerungskette verzögerte Signal ist über von der Verzögerungskette abzweigende Signalpfade abgreifbar. Die Signalpfade sind ausgangsseitig an einem ge meinsamen Knoten gekoppelt. Diese abzweigenden Signalpfade enthalten jeweils einen Tristate-Inverter, der entweder das zu verzögernde Signal weiterleitet oder hochohmig geschaltet ist. Der ausgangsseitige Knoten hat eine hohe Kapazität, die proportional zur Anzahl der Inverterstufen in der Verzöge rungskette ist. Die Tristate-Inverter schalten relativ lang sam. Nach dem Abgriff des Signals aus der Kette der Inverter ist zusätzlich noch die durch den Tristate-Inverter und einen gegebenenfalls nachgeschalteten Inverter bewirkte Signalver zögerung zu berücksichtigen. Schließlich hat ein Inverter der Verzögerungskette zwei ausgangsseitig an ihm angeschlossene Eingangslasten zu treiben, nämlich den nachgeschalteten In verter der Verzögerungskette und den Eingang des abgreifenden Tristate-Inverters.A delay device according to the post-published German patent application 101 30 122.7-42 is known as Tapped delay line executed. There are inverters in series on. The signal delayed along the delay chain is via signal paths branching off the delay chain tapped. The signal paths are on the output side on a ge coupled knot. These branching signal paths each contain a tristate inverter that either forwards the signal to be delayed or switched to high resistance is. The output node has a high capacity proportional to the number of inverter stages in the delay chain is. The tristate inverters switch relatively long sam. After tapping the signal from the chain the inverter is additionally the one by the tristate inverter and one optionally downstream inverter caused signal ver delay to take into account. After all, an inverter has the Delay chain two connected to it on the output side To drive input loads, namely the downstream In verter the delay chain and the input of the tapping Tri-state inverter.
In der DE 693 27 612 T2 ist eine Schaltung zur Erzeugung ei nes stabilen Taktsignals auf Basis von Frequenzvervielfachung gezeigt. Die Schaltung enthält eine Verzögerungsstufe mit einstellbarer Verzögerungszeit, in der zwei Multiplexer hin tereinander geschaltet sind. Den Multiplexern wird eingangs seitig einerseits ein Signal unverzögert, andererseits über Verzögerungselemente zusätzlich verzögert zugeführt. DE 693 27 612 T2 describes a circuit for generating egg stable clock signal based on frequency multiplication shown. The circuit contains a delay stage with adjustable delay time in which two multiplexers out are connected in series. The multiplexers are input on the one hand a signal without delay, on the other hand via Delay elements are additionally supplied with a delay.
In der DE 199 12 967 A1 ist ein Verzögerungsregelkreis mit einer Verzögerungsstrecke gezeigt, bei dem Multiplexer vorge sehen sind, deren Eingangsanschlüsse über Flip-Flops mitein ander verbindbar sind. Sämtliche Multiplexer werden gleich zeitig entweder von einem UP-Steuersignal oder einem DOWN- Steuersignal angesteuert.DE 199 12 967 A1 includes a delay control loop a delay line shown in the multiplexer are seen, whose input connections are flip-flops are connectable. All multiplexers become the same either from a UP control signal or a DOWN Control signal driven.
In der DE 43 27 116 A1 ist eine programmierbare Verzögerungs leitung gezeigt, bei der Multiplexer verwendet werden, denen eingangsseitig ein Eingangssignal direkt und zusätzlich ver zögert zuführbar ist.DE 43 27 116 A1 describes a programmable delay line shown where multiplexers are used, which on the input side an input signal directly and additionally ver hesitates to be fed.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine integrierbare, steuerbare Verzögerungseinrichtung anzugeben, die eine mög lichst exakt einstellbare Verzögerungszeit aufweist, so daß bei Verwendung in einem Verzögerungsregelkreis ein weitgehend stabiler, jitterfreier Ausgangstakt erzeugbar ist. Insbeson dere soll der Ausgangstakt möglichst unabhängig von herstel lungsbedingten Schwankungen der Parameter der Bauelemente, Schwankungen der Versorgungsspannung oder Temperaturschwan kungen sein.An object of the invention is to provide an integrable, controllable delay device to specify a possible has exactly adjustable delay time, so that largely when used in a delay locked loop stable, jitter-free output clock can be generated. Insbeson The output clock should be as independent as possible of the manufacturer fluctuations in the parameters of the components due to Fluctuations in the supply voltage or temperature fluctuations be kungen.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine integrier bare, steuerbare Verzögerungseinrichtung gelöst, die umfaßt: einen Eingangsanschluß für ein zu verzögerndes Eingangs signal, einen Ausgangsanschluß für ein verzögertes Ausgangs signal, einen Steueranschluß für ein die Verzögerungszeit steuerndes Steuersignal; eine Vielzahl von Multiplexern mit jeweils einem ersten und einem zweiten Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß, wobei die Multiplexer in Reihe ge schaltet sind, indem der zweite Anschluß eines nachgeschalte ten Multiplexers mit dem Ausgang eines vorgeschalteten Multi plexers verbunden ist und die ersten Anschlüsse sämtlicher Multiplexer an den Eingangsanschluß gekoppelt sind, wobei der zweite Anschluß eines der Multiplexer mit einem Anschluß für ein Referenzpotential verbunden ist und der Ausgang eines an deren der Multiplexer mit dem Ausgangsanschluß gekoppelt ist.According to the invention, this object is integrier solvable, controllable delay device, comprising: an input connection for an input to be delayed signal, an output connector for a delayed output signal, a control connection for a delay time controlling control signal; a variety of multiplexers with a first and a second input connection and an output port, the multiplexers in series are switched by the second connection of a downstream th multiplexer with the output of an upstream Multi plexers is connected and the first connections of all Multiplexers are coupled to the input terminal, the second connection of one of the multiplexers with a connection for a reference potential is connected and the output one on the multiplexer of which is coupled to the output terminal.
Eine Verwendung einer derartigen Verzögerungseinrichtung in einem Verzögerungsregelkreis ist in Patentanspruch 11 angege ben.Use of such a delay device in a delay control loop is given in claim 11 ben.
Ein Verfahren zum Verzögern eines Taktsignals umfaßt die Schritte: Bereitstellen einer integrierbaren, steuerbaren Verzögerungseinrichtung wie vorstehend angegeben; Bereitstel len des zu verzögernden Taktsignals am Eingangsanschluß und Bereitstellen das eine Anzahl von mehreren Bits umfassenden Steuersignals am Steueranschluß; Einstellen der Schaltstel lung von zwei hintereinander geschalteten Multiplexern in Ab hängigkeit von den Bits des Steuersignals derart, daß jeweils eine das zu verzögernde Taktsignal weiterleitende Verbindung zwischen deren erstem Signaleingang und deren Ausgangsan schluß hergestellt ist; Einstellen der Schaltstellung aller anderen Multiplexer derart, daß eine Signalverbindung zwi schen deren zweiten Eingangsanschluß und deren Ausgangsan schluß hergestellt ist; Erzeugen eines verzögerten Taktsi gnals an einem Ausgangsanschluß des in der Reihenschaltung zuletzt angeordneten Multiplexers; und Bilden einer Phasen differenz zwischen einem Signal, aus dem das zu verzögernde Signal abgeleitet wird, und aus einem weiteren Signal, das aus dem verzögerten Taktsignal abgeleitet wird; und Erzeugen des Steuersignals in Abhängigkeit von der festgestellten Pha sendifferenz.One method of delaying a clock signal includes Steps: Provide an integrable, controllable Delay device as indicated above; ready Stel len of the clock signal to be delayed at the input connection and Provide the comprising a number of several bits Control signal at the control connection; Setting the switch position of two multiplexers connected in series in Ab dependence on the bits of the control signal such that each a connection forwarding the clock signal to be delayed between their first signal input and their output conclusion is made; Setting the switch position of all other multiplexer such that a signal connection between their second input port and their output port conclusion is made; Generate a delayed clock gnals at an output terminal of the in the series circuit last arranged multiplexer; and forming a phase difference between a signal that makes up the delay Signal is derived, and from another signal that is derived from the delayed clock signal; and generating the control signal depending on the determined Pha sendifferenz.
Bei der Verzögerungseinrichtung gemäß der Erfindung sind zur Bildung der auf das zu verzögernde Signal wirkenden Signal lauf Zeit Multiplexer vorgesehen. Sämtliche Multiplexer sind bezüglich eines ihrer Eingänge und eines Ausgangs in Reihe zueinander geschaltet. Der andere Eingang der Multiplexer ist gemeinsam an einen Knoten gekoppelt und mit dem das zu verzö gernde Eingangssignal bereitstellenden Anschluß verbunden.In the delay device according to the invention are for Formation of the signal acting on the signal to be delayed runtime multiplexer provided. All multiplexers are regarding one of their inputs and one output in series switched to each other. The other input is the multiplexer jointly coupled to a node and with which to delay gerenden input signal providing connection.
Je nach erforderlicher Verzögerungszeit wird das zu verzö gernde Eingangssignal an einem der Multiplexer in die Reihen schaltung eingekoppelt. Entsprechend der Anzahl der wirksa men, vom Signal bis zum Ausgang zu durchlaufenden Multiple xerstufen stellt sich eine unterschiedliche Verzögerungszeit ein. Das Ausgangssignal wird am Ausgang des letzten in die Reihenschaltung geschalteten Multiplexers abgegriffen. Einer der Eingänge des ersten Multiplexers der Reihenschaltung ist mit einem konstanten Potential, vorzugsweise Masse verbunden.Depending on the required delay time, this will be delayed input signal at one of the multiplexers in the rows circuit coupled. According to the number of effective multiple from the signal to the output xerstufen has a different delay time on. The output signal is at the output of the last one in the Tapped multiplexers tapped. one of the inputs of the first multiplexer of the series circuit connected to a constant potential, preferably ground.
Die Ausgestaltung der Verzögerungseinrichtung mit Multiple xern hat den Vorteil, daß die jeweils ausgangsseitig zu trei bende kapazitive Belastung der Multiplexer und auch des Aus gangs der letzten Multiplexerstufe unabhängig von der jeweils eingestellten Verzögerungszeit gleich bleibt. Die in Abhän gigkeit von der eingestellten Verzögerungszeit gebildete Va riation liegt eingangsseitig vor. Dadurch bedingte, kapaziti ve Schwankungen in der eingangsseitigen kapazitiven Belastung können durch einen geeignet stark ausgebildeten Treiber, der das zu verzögernde Eingangssignal bereitstellt, ausgeglichen werden. Die Verzögerungseinheit gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß das zu verzögernde Signal keiner von der Verzö gerungszeit abhängigen, kapazitiven Belastungsschwankung un terliegt. Dieser Treiber kann ein herkömmlicher Inverter sein, der im Vergleich zu einem Tristate-Inverter in einer Tapped Delay Line schneller schaltet. Der Ausgang eines Mul tiplexers ist nur an den Eingang eines einzigen weiteren nachgeschalteten Multiplexers angeschlossen. Verglichen mit einer Tapped Delay Line schaltet die durch einen Multiplexer gebildete Verzögerungseinheit schneller als die entsprechende Einheit in der Tapped Delay Line.The design of the delay device with multiple xern has the advantage that the output side capacitive loading of the multiplexers and also of the off the last multiplexer stage regardless of the set delay time remains the same. The depending Va formed by the set delay time riation is available on the input side. As a result, kapaziti ve fluctuations in the capacitive load on the input side can by a suitably well-trained driver who provides the input signal to be delayed, balanced become. The delay unit according to the invention has the Advantage that the signal to be delayed none of the delay capacitive load fluctuation and terliegt. This driver can be a conventional inverter be compared to a tristate inverter in one Tapped delay line switches faster. The exit of a Mul tiplexers is only at the entrance of one more downstream multiplexer connected. Compared to A tapped delay line switches through a multiplexer formed delay unit faster than the corresponding one Unit in the Tapped Delay Line.
Vorzugsweise wird die Verzögerungseinheit zur Verarbeitung von differentiellen Signalen ausgebildet. Dies bedeutet, daß zu jedem Signal zeitgleich ein komplementäres, invertiertes Signal verarbeitet wird. Dadurch wird der Einfluß von Versor gungsspannungsschwankungen auf die Verzögerungszeit ausgegli chen. Jeder der Multiplexer weist eine besonders vorteilhafte schaltungstechnische Ausgestaltung auf, die für die Verarbei tung differentieller Signale geeignet ist. Bei Anwendung die ser Verzögerungseinheit in einem Verzögerungsregelkreis wird ein unter auch verschiedenen Betriebsbedingungen relativ jit terfreies Ausgangstaktsignal erhalten.The delay unit is preferably used for processing of differential signals. This means that a complementary, inverted signal for each signal Signal is processed. Thereby the influence of Versor voltage fluctuations compensated for the delay time chen. Each of the multiplexers has a particularly advantageous one circuit design on that for the processing device differential signals is suitable. When using the ser delay unit in a delay locked loop a relatively jit under different operating conditions get the free output clock signal.
Jeder der Multiplexer umfaßt zweckmäßigerweise vier Strompfa de, die an einem Ende an eine Stromquelle angeschlossen sind und über diese an einen ersten Pol einer Versorgungsspannung, beispielsweise Masse, gekoppelt sind. Die anderen Enden der vier Strompfade sind paarweise an jeweilige Widerstandsele mente gekoppelt. Die Signaleinkopplung in die vier Strompfade erfolgt differentiell. Um eine noch verbesserte Unabhängig keit von Schwankungen der Versorgungsspannung zu erhalten, ist parallel zur Stromquelle eine Kapazität geschaltet, die entsprechende Schwankungen auf Grund von Umschaltungen von Strömen zwischen den vier Stromzweigen ausgleicht und dämpft. Die Widerstandselemente sind vorzugsweise als als Dioden ge schaltete Transistoren ausgebildet, vorzugsweise als soge nannte MOS-Dioden. Die Dioden sind an den zweiten Pol der Versorgungsspannung angeschlossen. Dadurch werden die Strom zweige auch vom zweiten Pol der Versorgungsspannung weitge hend entkoppelt. Noch vorteilhafter ist der Diode ein als Stromquelle geschalteter MOS-Transistor parallel geschaltet. Dieser Transistor wird an seinem Steueranschluß von einem konstanten Potential angesteuert. Die Parallelschaltung aus MOS-Diode und MOS-Stromquelle kann als aktiver Widerstand oder linearisierter Transistor bezeichnet werden.Each of the multiplexers expediently comprises four current paths de, which are connected at one end to a power source and via this to a first pole of a supply voltage, for example mass, are coupled. The other ends of the four current paths are paired to respective resistance elements elements coupled. The signal coupling into the four current paths takes place differentially. To an even better Independent maintain fluctuations in the supply voltage, a capacitor is connected in parallel to the power source, the corresponding fluctuations due to switching from Currents between the four branches equalize and dampen. The resistance elements are preferably ge as diodes switched transistors formed, preferably as so-called called MOS diodes. The diodes are on the second pole of the Supply voltage connected. This is the electricity branches also from the second pole of the supply voltage decoupled. The diode is even more advantageous than Current source switched MOS transistor connected in parallel. This transistor is connected to one of its control terminals controlled constant potential. The parallel connection off MOS diode and MOS current source can act as an active resistor or linearized transistor.
Im einzelnen enthalten die Strompfade je zwei mit ihren ge steuerten Strecken in Reihe geschaltete MOS-Transistoren. Je einer der Schalter des ersten und zweiten Strompfads wird von einer Leitung des die Verzögerungszeit einstellenden Steuer signals gemeinsam gesteuert. Die vergleichbaren Transistoren des dritten und vierten Strompfads werden gemeinsam von dem komplementären Signalanteil des Steuersignals geschaltet. Die anderen der Transistoren des ersten und zweiten Strompfads sind mit den komplementären Signalausgängen eines in der Ket te der Verzögerungsglieder vorhergehend geschalteten Multi plexers verbunden. Die anderen Transistoren des dritten und vierten Strompfades werden von den komplementären Signaltei len des Eingangssignals, also vom gemeinsamen Eingangsan schluß angesteuert. Die mit dem aktiven Widerstand verschal teten Enden der Strompfade sind über Kreuz miteinander ver bunden. Der erste und dritte Strompfad sind an einen aktiven Widerstand angeschlossen, der zweite und vierte Strompfad an den anderen aktiven Widerstand.In detail, the current paths each contain two with their ge controlled routes in series connected MOS transistors. ever one of the switches of the first and second current path is from a line of the tax setting the delay time signals controlled together. The comparable transistors the third and fourth current path are shared by the complementary signal portion of the control signal switched. The other of the transistors of the first and second current paths are in the ket with the complementary signal outputs te of the delay elements previously switched multi plexers connected. The other transistors of the third and fourth current path are from the complementary signal part len of the input signal, i.e. from the common input finally controlled. The boarded up with the active resistance The ends of the current paths are cross-connected prevented. The first and third current paths are on an active one Resistor connected, the second and fourth current path connected the other active resistance.
Entsprechend der einzustellenden Verzögerungszeit wird einer der Multiplexer so eingestellt, daß sein Ausgang mit seinem ersten der beiden Eingangsanschlüsse verbunden ist. An dieser Stelle wird das zu verzögernde Taktsignal in die Kette der hintereinander geschalteten Multiplexer eingekoppelt. Alle anderen Multiplexer, sowohl die vorgeschalteten, wie auch die nachgeschalteten, sind so eingestellt, daß deren Ausgang mit deren jeweiligem zweiten Eingang eine Signalverbindung her stellt.Depending on the delay time to be set, one the multiplexer set so that its output with its first of the two input connections is connected. At this Place the clock signal to be delayed in the chain of coupled multiplexer coupled. All other multiplexers, both the upstream and the downstream, are set so that their output with whose respective second input establishes a signal connection provides.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Einstellung der Verzögerungseinrichtung sind zwei der Multiplexer so einge stellt, daß deren Ausgang mit deren jeweiligem ersten Eingang zur Bildung einer Signalverbindung verbunden ist. Zweckmäßi gerweise sind diese Multiplexer unmittelbar hintereinander geschaltet, d. h. der Ausgang des ersten dieser beiden hinter einander geschalteten Multiplexer ist unmittelbar - ohne Zwi schenschaltung eines weiteren Multiplexers - mit dem zweiten Eingangsanschluß des nachgeschalteten dieser Multiplexer ver bunden. In diesem Fall wird das zu verzögernde Taktsignal nach wie vor beim zweiten der unmittelbar hintereinander ge schalteten Multiplexer in die Multiplexerkette zur Verzöge rung eingekoppelt. Das zu verzögernde Taktsignal steht gleichzeitig auch an dem ersten der beiden unmittelbar hin tereinander geschalteten Multiplexer ausgangsseitig zur Ver fügung. Es wird aber vom zweiten der Multiplexer noch nicht weitergeleitet. Erst dann, wenn die Verzögerungszeit um einen Teilschritt zu erhöhen ist, wird der zweite der Multiplexer umgeschaltet und das an dessen zweiten Eingang bereits anlie gende zu verzögernde Taktsignal kann unmittelbar an seinen Ausgang weitergeleitet werden. Die Signalform des Ausgangs signals der Verzögerungseinrichtung wird verbessert. Es ent stehen insbesondere keine Störimpulse, sogenannte Glitches.In a particularly advantageous embodiment of the setting of the Delay device two of the multiplexers are turned on represents that their output with their respective first input is connected to form a signal connection. Zweckmäßi these multiplexers are sometimes in direct succession switched, d. H. the exit of the first of these two behind mutually connected multiplexer is immediate - without intermediate circuit of another multiplexer - with the second Input connection of the downstream of this multiplexer ver prevented. In this case, the clock signal to be delayed still the same as the second one switched multiplexers into the multiplexer chain for delays coupling coupled in. The clock signal to be delayed is at hand at the same time directly on the first of the two connected multiplexer on the output side for ver addition. However, the second of the multiplexers is not yet forwarded. Only when the delay time is one To increase the partial step, the second of the multiplexers switched and already at the second input The clock signal to be delayed can be directly connected to its Output to be forwarded. The waveform of the output signals of the delay device is improved. It ent there are in particular no glitches.
Zweckmäßigerweise werden die den oben betrachteten, unmittel bar hintereinander geschalteten Multiplexern in der Multiple xerkette vorgeschalteten Multiplexer abgeschaltet, um Strom zu sparen. Dies ist besonders bei der oben angegebenen Aus führung der Multiplexer als mindestens vier Strompfade und eine Stromquelle umfassende Stromschalter vorteilhaft.Appropriately, the ones considered above, immediate multiplexers connected in series in the multiple xerkette upstream multiplexer turned off to power to save. This is particularly the case with the above routing of the multiplexers as at least four current paths and a power switch comprising a power source advantageous.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im Detail erläutert. Ent sprechende Elemente in verschiedenen Figuren sind mit glei chen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:The invention based on the in the drawing illustrated embodiment explained in detail. Ent speaking elements in different figures are the same Chen provided reference numerals. Show it:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Verzögerungseinheit gemäß der Erfindung; Fig. 1 is a block diagram of a delay unit according to the invention;
Fig. 2 ein Detailschaltbild auf Transistorebene für einen Multiplexer, der in der Verzögerungseinrichtung der Fig. 1 verwendbar ist; FIG. 2 shows a detailed circuit diagram at transistor level for a multiplexer which can be used in the delay device of FIG. 1;
Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Verzögerungsregelkreises; und Fig. 3 is a block diagram of a delay locked loop; and
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Verzögerungseinheit gemäß einer vorteilhaften Betriebseinstellung. Fig. 4 is a block diagram of a delay unit according to an advantageous operating setting.
Die Schaltung in Fig. 1 zeigt eine Verzögerungseinheit 1, die vorteilhafterweise in der in Fig. 3 dargestellten Verzö gerungsregelschleife verwendbar ist. Das Eingangstaktsignal CLKIN wird also als differentielles, komplementäre Signalan teile CLKIN und /CLKIN umfassendes Signal zugeführt. Der Ver zögerungseinheit 1 wird an Eingängen 9, 11 ein zu verzögern des Eingangstaktsignal CLKIN, sowie das dazu komplementäre Eingangstaktsignal /CLKIN zugeführt. Ausgangsseitig ist an Anschlüssen 12, 13 ein wiederum differentielles, verzögertes Ausgangstaktsignal mit In-Phase-Komponente CLKOUT und Gegen phasenkomponente /CLKOUT abgreifbar. Die zwischen Ein gangstaktsignal und Ausgangstaktsignal vorliegende Verzöge rungszeit wird in Abhängigkeit von einem Signal SLC gesteu ert. Das Signal SLC weist eine Vielzahl von Bits auf, SLC10, SLC20, etc., die jeweils normale Komponente und komplementäre Komponente umfassen und an einem eine Vielzahl von Bitleitun gen umfassenden Anschluß 14 zugeführt werden. Sämtliche Si gnalverarbeitung in der Verzögerungseinheit 1 erfolgt daher differentiell. Der Spannungshub der Ein- und Ausgänge einer Verzögerungsstufe 10 ist limitiert. Die Signale SLC, /SLC sind vollpegelige Signale und daher quasistatisch.The circuit in Fig. 1 shows a delay unit 1 , which can advantageously be used in the delay control loop shown in Fig. 3. The input clock signal CLKIN is thus supplied as a differential, complementary signal to parts CLKIN and / CLKIN comprehensive signal. The delay unit 1 is fed to inputs 9 , 11 to delay the input clock signal CLKIN, and the input clock signal / CLKIN complementary thereto. On the output side, a differential, delayed output clock signal with in-phase component CLKOUT and counter-phase component / CLKOUT can be tapped off at connections 12 , 13 . The delay time present between an input clock signal and an output clock signal is controlled as a function of a signal SLC. The signal SLC has a multiplicity of bits, SLC10, SLC20, etc., each comprising normal component and complementary component and on a multiplicity of Bitleitun comprehensive port 14 are supplied. All signal processing in the delay unit 1 is therefore done differentially. The voltage swing of the inputs and outputs of a delay stage 10 is limited. The signals SLC, / SLC are full-level signals and therefore quasi-static.
Die Verzögerungseinheit weist eine Vielzahl von in Reihe ge schalteten Multiplexern auf, von denen beispielhafterweise die Multiplexer 10, 20, 30, 40, 50 dargestellt sind. Sämtli che Multiplexer sind intern gleich aufgebaut. Beispielhaft wird der Multiplexer 30 auch in Zusammenhang mit der Detail realisierung in Fig. 2 im einzelnen erläutert. Ein erster jeweils differentielle Signale führender Signaleingang 33, 34, des Multiplexers 30 ist ebenso wie sämtliche andere ver gleichbare Eingänge der übrigen Multiplexer an die Anschlüsse 9, 11 zur Zuführung des differentiellen Eingangssignals CLKIN, /CLKIN gekoppelt. Der zweite differentielle Eingang 35, 36 des Multiplexers ist an den differentiellen Ausgang des vorgeschalteten Multiplexers 20 angeschlossen. Die diffe rentiellen Ausgänge 37, 38 sind in entsprechender Weise an den zweiten Eingang des nachgeschalteten Multiplexers 40 an geschlossen. An den differentiellen Steueranschlüssen 31, 32 wird das entsprechende Bit des Steuersignals SLC30, /SLC30 differentiell zugeführt.The delay unit has a multiplicity of multiplexers connected in series, of which the multiplexers 10 , 20 , 30 , 40 , 50 are shown by way of example. All multiplexers have the same internal structure. As an example, the multiplexer 30 is also explained in detail in connection with the detailed implementation in FIG . A first respective differential signals leading signal input 33 , 34 , of the multiplexer 30 is coupled, like all other ver comparable inputs of the other multiplexers, to the connections 9 , 11 for supplying the differential input signal CLKIN, / CLKIN. The second differential input 35 , 36 of the multiplexer is connected to the differential output of the upstream multiplexer 20 . The diffe economic outputs 37 , 38 are closed in a corresponding manner to the second input of the downstream multiplexer 40 . The corresponding bit of the control signal SLC30, / SLC30 is fed differentially at the differential control connections 31 , 32 .
Der Ausgang des letzten in der Reihenschaltung angeordneten Multiplexers 50 ist mit den Ausgängen 12, 13 der Verzöge rungseinheit 1 verbunden. Der zweite Eingang des ersten in der Reihenschaltung der Multiplexer angeordneten Multiplexers 10 ist mit Massepotential VSS verbunden.The output of the last multiplexer 50 arranged in the series circuit is connected to the outputs 12 , 13 of the delay unit 1 . The second input of the first multiplexer 10 arranged in the series circuit of the multiplexers is connected to ground potential VSS.
Die Größe der Verzögerungszeit, die zwischen den differenti ellen Eingängen 9, 11 und den differentiellen Ausgängen 12, 13 für das zugeführte differentielle Eingangstaktsignal CLKIN, /CLKIN wirksam ist, wird durch die Anzahl der Multi plexer bestimmt, die das Taktsignal zwischen Eingang und Aus gang der Verzögerungseinheit 1 durchläuft. Im gezeigten Fall wird das Eingangstaktsignal CLIKIN, /CLKIN dem Multiplexer 30 zugeführt und durchläuft sämtliche nachgeschalteten Multiple xer 40, 50. Der Signalweg ist gestrichelt eingezeichnet und mit 60 bezeichnet. Hierzu sind sämtliche, dem Multiplexer 30 vorgeschaltete Multiplexer, also die Multiplexer 10, 20, 50 eingestellt, daß der im jeweiligen Multiplexer eingestellte Signalpfad den jeweiligen Ausgang mit dem zweiten, also in der Zeichnung unten dargestellten Eingang verbunden ist. Die gleiche Schalteinstellung haben die nachgeschalteten Multi plexer 40, 50, so daß sie das ihnen am zweiten, also unten dargestellten Eingang zugeführte Signal an ihren Ausgang wei terleiten. Nur der Multiplexer 30 weist eine andere Einstel lung seines Signalwegs auf. Bei ihm sind die Ausgänge 37, 38 mit dem ersten differentiellen Eingang 33, 34 verbunden. Das Einganstaktsignal CLKIN wird also dem Multiplexer 30 am er sten Eingang zugeführt und durchläuft sämtliche nachgeschal teten Multiplexer 40, 50, um an den differentiellen Ausgang 12, 13 zu gelangen, wie durch den gestrichelt dargestellten Signalweg 60 in die Fig. 1 eingetragen ist. The size of the delay time, which is effective between the differential inputs 9 , 11 and the differential outputs 12 , 13 for the supplied differential input clock signal CLKIN, / CLKIN, is determined by the number of multiplexers that the clock signal between input and output passes through the delay unit 1 . In the case shown, the input clock signal CLIKIN, / CLKIN is fed to the multiplexer 30 and passes through all subsequent multiples 40 , 50 . The signal path is shown in dashed lines and labeled 60. For this purpose, all the multiplexers upstream of the multiplexer 30 , that is to say the multiplexers 10 , 20 , 50, are set such that the signal path set in the respective multiplexer connects the respective output to the second input, that is to say shown in the drawing below. The same switching setting have the downstream multi plexers 40 , 50 , so that they direct the signal supplied to them at the second input, shown below, to their output. Only the multiplexer 30 has a different setting of its signal path. The outputs 37 , 38 are connected to the first differential input 33 , 34 . The input clock signal CLKIN is thus fed to the multiplexer 30 at the first input and passes through all the downstream multiplexers 40 , 50 in order to arrive at the differential output 12 , 13 , as indicated by the signal path 60 shown in broken lines in FIG. 1.
Diese Schaltung hat den Vorteil, daß der Eingang 9, 11 weit gehend unabhängig vom Schaltzustand stets die gleiche kapazi tive Belastung hat. Durch einen entsprechend großen, den Ein gang 9, 11 ansteuernden Treiber können etwaige Kapazitätsva riationen ausgeglichen werden. Der Ausgang 12, 13 stellt für nachgeschaltete Schaltungen ebenfalls die gleiche Treiberlei stung zur Verfügung.This circuit has the advantage that the input 9 , 11 largely has the same capacitive load regardless of the switching state. Any capacity variations can be compensated for by a correspondingly large driver driving the input 9 , 11 . The output 12 , 13 also provides the same driver power for downstream circuits.
Die Schalteinstellung der jeweiligen Multiplexer wird durch entsprechende Bits des Steuersignals SLC festgelegt. Die je weiligen Bits werden als komplementäre Signale den Multiple xern zugeführt.The switching setting of the respective multiplexer is done by corresponding bits of the control signal SLC set. The ever bits are called the multiple as complementary signals xern fed.
Besonders vorteilhaft sind sämtliche der Multiplexer 10, . . ., 50 im Detail wie in Fig. 2 dargestellt ausgeführt. Der dort beispielhaft dargestellte Multiplexer 30 weist 4 Strompfade 310, 311, 312, 313 auf. Am masseseitigen Ende der Strompfade sind diese gemeinsam an eine Stromquelle 322 gekoppelt. Die Stromquelle 322 verbindet die Strompfade mit Massepotential VSS. Jeder der Strompfade weist zwei mit ihren Drain-Source- Pfaden in Reihe geschaltete N-Kanal-MOS-Transistoren auf. Die stromguellenseitigen Transistoren 316, 317 der ersten und zweiten Strompfade 310, 311 werden differentiell vom Aus gangssignal PRE, /PRE des vorhergehenden Multiplexers ange steuert. Die Gate-Anschlüsse dieser Transistoren 316, 317 bilden den zweiten, differentiellen Eingang des Multiplexers. Die anderen Transistoren 314, 315 im ersten und zweiten Strompfad 310, 311 werden vom komplementären Teilsignal /SLC30 des die Verzögerungszeit einstellenden Steuersignals SLC angesteuert. Im dritten und vierten Strompfad werden die stromquellenseitigen Transistoren 320, 321 vom eingansseitig zugeführten Taktsignal CLKIN, /CLKIN differentiell angesteu ert. Die anderen Transistoren 318, 319 des dritten und vier ten Strompfads 312, 313 werden von der In-Phasen-Komponente SLC30 des die Verzögerungszeit einstellenden Steuersignals SLC angesteuert. Die Strompfade 310, 312 sowie 311, 313 sind jeweils versorgungspotentialseitig paarweise gekoppelt. Die Kopplungsknoten 320 bzw. 329 werden über jeweilige aktive Wi derstände mit dem anderen Pol VDD der Versorgungsspannung verbunden. Die Knoten 328, 329 bilden gleichzeitig die kom plementären Ausgänge des Multiplexers 30.All of the multiplexers 10 ,. , ., 50 executed in detail as shown in Fig. 2. The multiplexer 30 shown there by way of example has 4 current paths 310 , 311 , 312 , 313 . At the ground end of the current paths, these are jointly coupled to a current source 322 . Current source 322 connects the current paths to ground potential VSS. Each of the current paths has two N-channel MOS transistors connected in series with their drain-source paths. The current source transistors 316 , 317 of the first and second current paths 310 , 311 are differentially controlled by the output signal PRE, / PRE of the previous multiplexer. The gates of these transistors 316 , 317 form the second differential input of the multiplexer. The other transistors 314 , 315 in the first and second current paths 310 , 311 are driven by the complementary partial signal / SLC30 of the control signal SLC that sets the delay time. In the third and fourth current paths, the transistors 320 , 321 on the current source side are driven differentially by the clock signal CLKIN, / CLKIN supplied on the input side. The other transistors 318 , 319 of the third and fourth current paths 312 , 313 are activated by the in-phase component SLC30 of the Control signal SLC setting the delay time. The current paths 310 , 312 and 311 , 313 are each coupled in pairs on the supply potential side. The coupling nodes 320 and 329 are connected via respective active resistors to the other pole VDD of the supply voltage. The nodes 328 , 329 simultaneously form the complementary outputs of the multiplexer 30 .
Um Schwankungen beim Umschalten des von der Stromquelle 322 gelieferten Stromes zwischen den vier Strompfaden 310, 311, 312, 313 auszugleichen, ist parallel zur Stromquelle 322 eine von einem MOS-Transistor gebildete Kapazität 323 geschaltet. Die Kapazität 323 verbindet den gemeinsamen Knoten mit Masse potential VSS.In order to compensate for fluctuations when the current supplied by the current source 322 is switched between the four current paths 310 , 311 , 312 , 313 , a capacitance 323 formed by a MOS transistor is connected in parallel with the current source 322 . The capacitance 323 connects the common node to ground potential VSS.
Der den Knoten 328 mit Versorgungspotential VDD verbindende aktive Widerstand umfaßt einen als Stromquelle geschalteten P-Kanal-MOS-Transistor 325. Der Gate-Anschluß des Transistors 325 ist mit einem konstanten Potential VP verbunden. Parallel zum Drain-Source-Pfad des Transistors 325 liegt ein als MOS- Diode geschalteter Transistor 324. Der Gate-Anschluß des Transistors 324 ist zur Bildung der MOS-Dioden-Funktion mit dem Knoten 328 verbunden. Der an den Knoten 329 angeschlosse ne aktive Widerstand umfaßt in entsprechender Beschaltung die P-Kanal-MOS-Transistoren 326, 327, deren Parameter herstel lungstechnisch besser steuerbar sind als resistive Widerstän de. Die aktiven Widerstände bewirken, daß die Potentialdiffe renz zwischen 328, 329 möglichst unabhängig von Schwankungen der Versorgungsspannung VDD, VSS ist. Die aktiven Widerstände könnten prinzipiell auch durch resistive Widerstände ersetzt werden.The active resistor connecting node 328 with supply potential VDD comprises a P-channel MOS transistor 325 connected as a current source. The gate of transistor 325 is connected to a constant potential VP. Parallel to the drain-source path of transistor 325 is a transistor 324 connected as a MOS diode. The gate of transistor 324 is connected to node 328 to form the MOS diode function. The connected to the node 329 ne active resistor includes the appropriate P-channel MOS transistors 326 , 327 , the parameters of which are technically better controllable than resistive resistors. The active resistors cause the potential difference between 328, 329 to be as independent as possible of fluctuations in the supply voltage VDD, VSS. In principle, the active resistors could also be replaced by resistive resistors.
In Fig. 4 sind abweichend von Fig. 1 bei den beiden unmit telbar hintereinander geschalteten Multiplexern 30, 40 die ersten Eingänge 33, 34 bzw. 41 mit den Eingangsanschlüssen 9, 11 zur Zuführung des zu verzögernden Taktsignals CLKIN, /CLKIN verbunden. Das Taktsignal CLKIN, /CLKIN wird am Multi plexer 40 in die Verzögerungskette eingespeist und längs des Signalverlaufs 61 weitergeleitet. Der Multiplexer 30 leitet zwar das Taktsignal CLKIN, /CLKIN an seinen Ausgang 37, 38 weiter. Dort wird es aber blockiert und nicht vom Eingangsan schluß 42 des Multiplexers 40 weitergeleitet, da dessen Aus gang 43 mit seinem ersten Eingang 41 zur Bildung eines Si gnalpfades verbunden ist und nicht mit seinem zweiten Eingang 42.In Fig. 4 are deviating from Fig. 1 in the two UNMIT telbar cascaded multiplexers 30, 40, the first inputs 33, 34 and 41, respectively connected to the input terminals 9, 11 for feeding the to be delayed clock signal CLKIN, / CLKIN. The clock signal CLKIN, / CLKIN is fed to the multiplexer 40 in the delay chain and passed along the signal curve 61 . The multiplexer 30 passes the clock signal CLKIN, / CLKIN on to its output 37 , 38 . There it is blocked and not forwarded from the input terminal 42 of the multiplexer 40 , since its output 43 is connected to its first input 41 to form a signal path and not to its second input 42 .
Durch die beschriebene Einstellung der Multiplexer 30, 40 wird erreicht, daß das zu verzögernde Taktsignal CLKIN, /CLKIN bereits am Ausgang 37, 38 des Multiplexers 30 vorbe reitet ist. Wenn nun die von der Verzögerungseinrichtung 1 zu bewirkende Verzögerung um ein Verzögerungszeitinkrement zu erhöhen ist, wobei die Signaleinleitung in die Verzögerungs kette vom Multiplexer 40 auf den Multiplexer 30 vorzuverlegen ist, dann schaltet der Multiplexer 40 um, so daß sein Ausgang 43 nunmehr zur Bildung eines Signalpfades mit seinem Eingang 42 verbunden ist. Am Ausgang 42 liegt bereits das Taktsignal CLKIN, /CLKIN durch die oben beschriebene Voreinstellung an und kann sofort an den Ausgang 43 des Multiplexers 40 weiter geleitet werden. Ein etwaiger, unkontrollierter Signalzustand innerhalb des Multiplexers 40 bei dem möglicherweise Störim pulse oder Glitches auftreten würden, wird vermieden. Das ausgangsseitige Taktsignal CLKCUT, /CLKCUT ist daher auch bei die Verzögerungszeit neu einstellenden Schaltvorgängen stör signalfrei.The described setting of the multiplexers 30 , 40 ensures that the clock signal CLKIN / CLKIN to be delayed is already prepared at the output 37 , 38 of the multiplexer 30 . If now the delay to be caused by the delay device 1 is to be increased by a delay time increment, the signal introduction into the delay chain being advanced from the multiplexer 40 to the multiplexer 30 , then the multiplexer 40 switches over, so that its output 43 now forms a Signal path is connected to its input 42 . The clock signal CLKIN, / CLKIN is already present at the output 42 due to the presetting described above and can be passed on immediately to the output 43 of the multiplexer 40 . A possible, uncontrolled signal state within the multiplexer 40 in which Störim pulses or glitches would possibly occur is avoided. The clock signal CLKCUT, / CLKCUT on the output side is therefore free of interference even when switching operations newly set the delay time.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Betriebszustand ist der zweite Eingangsanschluß 15 des ersten Multiplexers 10 mit Masse VSS verbunden. Beide der entsprechenden Schalttransi storen, beispielsweise die Transistoren 315, 317 in Fig. 2, sind mit Masse VSS verbunden. Dadurch wird der Ausgang 16 des Multiplexers 10 auf den High-Pegel VDD gezogen. Der zweite Eingang des nachgeschalteten Multiplexers 20 wird von diesem High-Pegel angesteuert. Es stellt sich der ausgangsseitige Pegel der Multiplexer in etwa in die Mitte des Pegelhubs zwi schen einem an den Multiplexerausgängen möglichen High- und Low-Pegel ein, da sich der fußpunktseitige Strom auf beide Stromzweige 310 und 311 hälftig aufteilt. Durch die Multiple xer fließt der konstante Fußpunktstrom, obwohl sie keinen Beitrag zur Bildung der Verzögerungszeit liefern.In the operating state shown in FIG. 1, the second input terminal 15 of the first multiplexer 10 is connected to ground VSS. Both of the corresponding switching transistors, for example transistors 315 , 317 in FIG. 2, are connected to ground VSS. As a result, the output 16 of the multiplexer 10 is pulled to the high level VDD. The second input of the downstream multiplexer 20 is driven by this high level. The output-side level of the multiplexers is approximately in the middle of the level swing between a possible high and low level at the multiplexer outputs, since the base-side current is divided equally between the two current branches 310 and 311 . The constant base current flows through the multiples, although they do not contribute to the formation of the delay time.
In Fig. 4 ist daher vorgesehen, die den Multiplexern 30, 40 vorgeschalteten Multiplexer 10, 20 abzuschalten. Dies wird dadurch erreicht, daß die an den entsprechenden Eingängen für das die Schalteinstellung der Multiplexer 10, 20 steuernden Steuersignal /SLC10, SLC10, /SLC20, SLC20 auf einen Low-Pegel oder auf logisch "0" gesetzt werden. Dadurch werden sämtliche Strompfade innerhalb der Multiplexer 10, 20 abgeschaltet. Die Verlustleistung der Verzögerungseinrichtung 1 wird dadurch ohne Einbuße an Funktionalität verringert.In FIG. 4, it is therefore provided that the multiplexers 30, 40 upstream of multiplexer 10, to disable the twentieth This is achieved in that the corresponding inputs for the control signal / SLC10, SLC10, / SLC20, SLC20 controlling the switching setting of the multiplexers 10 , 20 are set to a low level or to logic "0". As a result, all current paths within the multiplexers 10 , 20 are switched off. The power loss of the delay device 1 is thereby reduced without loss of functionality.
Bei der in Fig. 4 gezeigten differentiellen Ausführung der Multiplexer 10, . . ., 50 der Verzögerungseinrichtung 1 sind folgende Steuersignale an die die Einstellung der jeweiligen Multiplexer steuernden Steuereingänge anzulegen: Diejenigen Multiplexer, die das Taktsignal CLKIN, /CLKIN an ihren jewei ligen Ausgang weiterleiten, die Multiplexer 30, 40 in Fig. 4, werden jeweils von komplementären Bits "01" ihrer Steuer signalanschlüsse gesteuert. Dadurch wird deren Ausgang mit deren jeweils erstem Eingang verbunden. Die diesen beiden Multiplexern nachgeschalteten Multiplexer, beispielsweise der Multiplexer 50, werden von dem dazu komplementären Signalzu stand "10" angesteuert. Dadurch wird deren Ausgang 54 mit de ren jeweiligem zweiten Eingang 52 verbunden. Die den Multi plexern 30, 40 vorgeschalteten Multiplexer, beispielsweise die Multiplexer 10, 20 werden ihrerseits jeweils auch von der gleichen Signalkombination "00" angesteuert. Dadurch sind sämtliche Strompfade in diesen Multiplexern 10, 20 abgeschal tet.In the embodiment shown in Fig. 4 embodiment of the differential multiplexer 10. , ., 50 of the delay device 1 , the following control signals are to be applied to the control inputs which control the setting of the respective multiplexer: Those multiplexers which forward the clock signal CLKIN, / CLKIN to their respective output, the multiplexers 30 , 40 in FIG. 4, are each from complementary bits "01" controlled their control signal connections. This connects their output to their first input. The multiplexers connected downstream of these two multiplexers, for example the multiplexer 50 , are controlled by the complementary signal state “10”. As a result, their output 54 is connected to the respective second input 52 . The multiplexers 30 , 40 connected upstream of the multiplexers, for example the multiplexers 10 , 20, are in turn also driven by the same signal combination “00”. As a result, all current paths in these multiplexers 10 , 20 are switched off.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Verzögerungsregelschleife soll das eingangsseitig zugeführte Taktsignal CLK auf ein ausgangsseitig abgreifbares Taktsignal CLK' umgesetzt werden, das bezüglich des Taktsignals CLK eine fest eingeregelte Pha senverschiebung aufweist. Das zentrale Element des Verzöge rungsregelkreises ist die Verzögerungsstrecke. Die Verzöge rungsstrecke umfaßt eine erste Verzögerungseinheit 2 und eine ihr nachgeschaltete zweite Verzögerungseinheit 1, die ent sprechend Fig. 1 realisiert ist. Die erste Verzögerungsein heit 2 bewirkt eine kurze Verzögerung und dient der Feinein stellung der Gesamtverzögerungszeit. Die nachgeschaltete Ver zögerungseinheit 1 bewirkt eine größere Verzögerung und dient der Grobeinstellung der Gesamtverzögerungszeit zwischen den Signalen CLK", CLKOUT.In the delay locked loop shown in FIG. 3, the clock signal CLK supplied on the input side is to be converted to a clock signal CLK ′ which can be tapped off on the output side and which has a fixed phase shift with respect to the clock signal CLK. The central element of the delay control loop is the delay line. The delay line comprises a first delay unit 2 and a second delay unit 1 connected downstream thereof, which is realized accordingly in FIG. 1. The first delay unit 2 causes a short delay and is used to fine-tune the total delay time. The downstream delay unit 1 causes a greater delay and serves to roughly set the total delay time between the signals CLK ", CLKOUT.
Ein Phasendetektor 4 ermittelt die Phasendifferenz zwischen dem der Verzögerungskette 2, 1 eingangsseitig zugeführten Taktsignal CLK" und dem dort ausgangsseitig abgegriffenen Taktsignal CLKOUT. Gegebenenfalls ist ein Schaltungsblock mit fester Verzögerungszeit 7 in den Rückkopplungspfad geschal tet. In Abhängigkeit von der Phasendifferenz erzeugt eine Steuerungseinrichtung 3 ein Stellsignal SLC, das für jeden der Multiplexer 10, . . ., 50 in der Verzögerungseinrichtung 1 ein Bit mit komplementären Signalanteilen bereitstellt. Wie in Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert ist im Betrieb der Schaltung maximal nur ein Bit so eingestellt, daß ein Multi plexer das an seinem ersten Eingangsanschluß anliegende Si gnal an seinen Ausgang weiterleitet. Alle anderen Multiplexer sind in den genau komplementären Schaltzustand eingestellt. Im übrigen weisen sämtliche Schaltungsblöcke 5, 6, 7 eine konstante Verzögerungszeit auf.A phase detector 4 detects the phase difference between the delay chain 2, 1 on the input side the input clock signal CLK "and there on the output side tapped clock signal CLKOUT. If necessary, a circuit block with a fixed delay time 7 in the feedback path tet geschal. Depending on the phase difference control means 3 produces a control signal SLC., that for each of the multiplexers 10,., in the delay device 1 provides 50 a bit having complementary signal components. as in connection with FIG., only one bit is illustrated 1 in the operation of the circuit the maximum set so that a multi-plexer transmits the signal present at its first input terminal to its output. All other multiplexers are set to the exactly complementary switching state. Moreover, all circuit blocks 5 , 6 , 7 have a constant delay time.
Der Phasenregelkreis in Fig. 3 hat durch die Verwendung der in Fig. 1 dargestellten Verzögerungseinrichtung einen sehr linearen Regelungsbereich. Das Ausgangssignal wird jitterfrei erzeugt und zwar unabhängig von Temperatur, Parameterschwan kungen der Bauelemente auf Grund von Toleranzen im Herstel lungsprozeß, Schwankungen der Versorgungsspannung oder momen tan eingestellte Größe der Verzögerungszeit. Der Verzöge rungsregelkreis kann in der gezeigten Architektur einen brei ten Regelungsbereich abdecken, bis zu sehr hohen Taktfrequen zen. The phase-locked loop in FIG. 3 has a very linear control range due to the use of the delay device shown in FIG. 1. The output signal is generated jitter-free, regardless of temperature, parameter fluctuations of the components due to tolerances in the manufac turing process, fluctuations in the supply voltage or momentarily set size of the delay time. In the architecture shown, the delay control loop can cover a wide control range, up to very high clock frequencies.
11
Verzögerungseinrichtung
delay means
22
Feinverzögerungseinrichtung
Fine delay
33
Steuerungseinrichtung
control device
44
Phasendetektor
phase detector
55
, .
66
, .
77
Schaltungsblöcke
circuit blocks
99
, .
1111
Eingangsanschlüsse
input terminals
1212
, .
1313
Ausgangsanschlüsse
output terminals
1414
Steueranschluß
control terminal
1010
, .
2020
, .
3030
, .
4040
, .
5050
Multiplexer
multiplexer
2121
, .
4141
, .
5151
erste Eingangsanschlüsse von Multiplexern
first input connections of multiplexers
2222
, .
4242
, .
5252
zweite Eingangsanschlüsse von Multiplexern
second input connections of multiplexers
2323
, .
4343
, .
5454
Ausgangsanschlüsse von Multiplexern
Output connections from multiplexers
3333
, .
3434
erster Eingangsanschluß eines Multiplexers
first input terminal of a multiplexer
3535
, .
3636
zweiter Eingangsanschluß eines Multiplexers
second input connection of a multiplexer
3737
, .
3838
Ausgangsanschluß
output terminal
3131
, .
3232
Steueranschluß
control terminal
6060
, .
6161
Signalverlauf
waveform
310310
, .
311311
, .
312312
, .
313313
Signalpfade
signal paths
314314
, . . ., ,. , .,
321321
Transistoren
transistors
324324
, . . ., ,. , .,
327327
Transistoren
transistors
322322
Stromquelle
power source
323323
Kondensator
VDD Versorgungsspannung
VSS Massepotential
SLC Steuersignal
CLKIN zu verzögerndes Eingangssignal
CTKOUT verzögertes Ausgangssignal
PRE Eingangssignal
VN, VP Referenzpotentiale
OUT Ausgangssignal
capacitor
VDD supply voltage
VSS ground potential
SLC control signal
CLKIN input signal to be delayed
CTKOUT delayed output signal
PRE input signal
VN, VP reference potentials
OUT output signal
Claims (15)
einen Eingangsanschluß (9, 11) für ein zu verzögerndes Eingangssignal (CLKIN, /CLKIN), einen Ausgangsanschluß (12, 13) für ein verzögertes Ausgangssignal (CLKOUT, /CLKOUT) einen Steueranschluß (14) für ein die Verzögerungszeit steuerndes Steuersignal (SLC);
eine Vielzahl von Multiplexern (10, 20, 30, 40, 50) mit je weils einem ersten (33, 34) und einem zweiten (35, 36) Ein gangsanschluß und einem Ausgangsanschluß (37, 38), wobei
die Multiplexer in Reihe geschaltet sind, indem der zweite Anschluß (35, 36) eines nachgeschalteten Multiplexers (30) mit dem Ausgang eines vorgeschalteten Multiplexers (20) verbunden ist und die ersten Anschlüsse (33, 34) sämtlicher Multiplexer an den Eingangsanschluß (9, 11) gekoppelt sind, wobei
der zweite Anschluß eines der Multiplexer (10) mit einem Anschluß für ein Referenzpotential (VSS) verbunden ist und der Ausgang eines anderen der Multiplexer (50) mit dem Aus gangsanschluß (12, 13) gekoppelt ist.1. Integrable, controllable delay device ( 1 ), comprising:
an input connection ( 9 , 11 ) for an input signal to be delayed (CLKIN, / CLKIN), an output connection ( 12 , 13 ) for a delayed output signal (CLKOUT, / CLKOUT) a control connection ( 14 ) for a control signal (SLC) controlling the delay time ;
a multiplicity of multiplexers ( 10 , 20 , 30 , 40 , 50 ) each with a first ( 33 , 34 ) and a second ( 35 , 36 ) an input connection and an output connection ( 37 , 38 ), whereby
the multiplexers are connected in series by the second connection ( 35 , 36 ) of a downstream multiplexer ( 30 ) being connected to the output of an upstream multiplexer ( 20 ) and the first connections ( 33 , 34 ) of all multiplexers being connected to the input connection ( 9 , 11 ) are coupled, whereby
the second connection of one of the multiplexers ( 10 ) is connected to a connection for a reference potential (VSS) and the output of another of the multiplexers ( 50 ) is coupled to the output connection ( 12 , 13 ).
einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vier ten Strompfad (310, 311, 312, 313), die je einen Schalter (316, 317, 320, 321) enthalten, der mit einem der Eingänge (33, 34, 35, 36) des Multiplexers verbunden ist, und je ei nen Schalter (314, 315, 318, 319), der mit einer Bitleitung (SLC30, /SLC30) des Steueranschlusses (14) verbunden ist, wobei
die Strompfade (310, 311, 312, 313) einerseits an eine Stromquelle (322) angeschlossen sind und
die Strompfade (310, 311, 312, 313) andererseits an ein Wi derstandselement (324, 325, 326, 327) gekoppelt sind.4. Delay device according to one of claims 1 to 3, characterized in that one of the multiplexers ( 30 ) comprises:
a first, a second, a third and a fourth current path ( 310 , 311 , 312 , 313 ) which each contain a switch ( 316 , 317 , 320 , 321 ) which is connected to one of the inputs ( 33 , 34 , 35 , 36 ) of the multiplexer, and each egg nen switch ( 314 , 315 , 318 , 319 ), which is connected to a bit line (SLC30, / SLC30) of the control connection ( 14 ), wherein
the current paths ( 310 , 311 , 312 , 313 ) are connected on the one hand to a current source ( 322 ) and
the current paths ( 310 , 311 , 312 , 313 ) on the other hand are coupled to a resistor element ( 324 , 325 , 326 , 327 ).
- - Bereitstellen einer integrierbaren, steuerbaren Verzöge rungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10;
- - Bereitstellen des zu verzögernden Taktsignals (CLKIN, /CLKIN) am Eingangsanschluß (9, 11) und Bereitstellen das ei ne Anzahl von mehreren Bits (SLC10, /SLC10, SLC20, /SLC20, . . .) umfassenden Steuersignals (SLC) am Steueranschluß (14);
- - Einstellen der Schaltstellung von zwei hintereinander ge schalteten Multiplexern (20, 30) in Abhängigkeit von den Bits des Steuersignals derart, daß jeweils eine das zu verzögernde Taktsignal weiterleitende Verbindung zwischen deren erstem Signaleingang (33, 34, 41) und deren Ausgangsanschluß (37, 38, 43) hergestellt ist;
- - Einstellen der Schaltstellung aller anderen Multiplexer derart, daß eine Signalverbindung zwischen deren zweiten Ein gangsanschluß (22, 52) und deren Ausgangsanschluß (23, 54) hergestellt ist;
- - Erzeugen eines verzögerten Taktsignals (CLKOUT, /CLKOUT) an einem Ausgangsanschluß des in der Reihenschaltung zuletzt an geordneten Multiplexers; und
- - Bilden einer Phasendifferenz zwischen einem Signal (CLK"), aus dem das zu verzögernde Signal (CLKIN, /CLKIN) abgeleitet wird, und aus einem weiteren Signal, das aus dem verzögerten Taktsignal (CLKOUT) abgeleitet wird; und
- - Erzeugen des Steuersignals (SLC) in Abhängigkeit von der festgestellten Phasendifferenz.
- - Providing an integrable, controllable delay device according to one of claims 1 to 10;
- - Providing the clock signal to be delayed (CLKIN, / CLKIN) at the input connection ( 9 , 11 ) and providing the control signal (SLC) comprising a number of several bits (SLC10, / SLC10, SLC20, / SLC20,...) At the control connection ( 14 );
- - Setting the switching position of two series-connected ge multiplexers ( 20 , 30 ) in dependence on the bits of the control signal such that in each case a connection to be forwarded to the clock signal to be delayed between their first signal input ( 33 , 34 , 41 ) and their output connection ( 37 , 38 , 43 );
- - Setting the switching position of all other multiplexers in such a way that a signal connection between their second input port ( 22 , 52 ) and their output port ( 23 , 54 ) is established;
- - Generation of a delayed clock signal (CLKOUT, / CLKOUT) at an output terminal of the last in the series connection to ordered multiplexer; and
- Forming a phase difference between a signal (CLK ") from which the signal to be delayed (CLKIN, / CLKIN) is derived and another signal which is derived from the delayed clock signal (CLKOUT); and
- - Generating the control signal (SLC) as a function of the phase difference determined.
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